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公開番号2025133164
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-11
出願番号2024030933
出願日2024-03-01
発明の名称マルチコアファイバ増幅器及び光増幅方法
出願人日本電気株式会社
代理人個人,個人
主分類H01S 3/10 20060101AFI20250904BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】単一波長の励起光源を用いて複数の波長帯の光を増幅するマルチコア光増幅器の効率を向上させる。
【解決手段】マルチコアファイバ増幅器は、信号光の増幅に使用される単一波長の励起光を、第1の波長帯における信号光である第1の信号光及び第2の波長帯における信号光である第2の信号光と結合して出力する第1の光合波器と、希土類元素が添加されたマルチコアファイバを含み、第1の光合波器からの出力光を入力し、少なくとも第1の信号光を増幅して出力する第1の増幅器と、第1の増幅器からの出力光を、第1の信号光と、第2の信号光及び励起光と、に分波して出力する第1の光分波器と、希土類元素が添加されたマルチコアファイバを含み、第1の光分波器から出力された第2の信号光及び励起光を入力し、入力された第2の信号光を増幅して出力する第2の増幅器と、第1の光分波器から出力された第1の信号光と、第2の増幅器から出力された第2の信号光と、を合波する第2の光合波器と、を備える。

【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
信号光の増幅に使用される単一波長の励起光を、第１の波長帯における前記信号光である第１の信号光及び第２の波長帯における前記信号光である第２の信号光と結合して出力する第１の光合波手段と、
希土類元素が添加されたマルチコアファイバを含み、前記第１の光合波手段からの出力光を入力し、少なくとも前記第１の信号光を増幅して出力する第１の増幅手段と、
前記第１の増幅手段からの出力光を、前記第１の信号光と、前記第２の信号光及び前記励起光と、に分波して出力する第１の光分波手段と、
希土類元素が添加されたマルチコアファイバを含み、前記第１の光分波手段から出力された前記第２の信号光及び前記励起光を入力し、入力された前記第２の信号光を増幅して出力する第２の増幅手段と、
前記第１の光分波手段から出力された前記第１の信号光と、前記第２の増幅手段から出力された前記第２の信号光と、を合波する第２の光合波手段と、
を備えるマルチコアファイバ増幅器。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記第１の増幅手段における前記励起光の吸収率は、前記第２の増幅手段における前記励起光の吸収率以下である、請求項１に記載されたマルチコアファイバ増幅器。
【請求項３】
前記第１の波長帯はＣ帯であり、前記第２の波長帯はＬ帯である、請求項１又は２に記載されたマルチコアファイバ増幅器。
【請求項４】
前記第２の増幅手段に入力される前記励起光の強度を調整する励起光調整手段を備える、請求項１又は２に記載されたマルチコアファイバ増幅器。
【請求項５】
前記励起光調整手段は前記励起光のパワーを減衰させる光減衰器を備える、請求項４に記載されたマルチコアファイバ増幅器。
【請求項６】
前記励起光調整手段は前記第２の増幅手段に前記励起光を入力させる第３の光合波手段を備える、請求項４に記載されたマルチコアファイバ増幅器。
【請求項７】
前記励起光を生成し、前記励起光を前記第１の光合波手段に入力する励起光生成手段を備える、請求項１又は２に記載されたマルチコアファイバ増幅器。
【請求項８】
前記第２の増幅手段から出力された前記第２の信号光と前記励起光とを分波し、分波された前記第２の信号光を前記第２の光合波手段に入力する第２の光分波手段と、
前記第２の光分波手段において分波された前記励起光と、前記励起光生成手段から出力された前記励起光とを結合する励起光結合手段と、
を備える請求項７に記載されたマルチコアファイバ増幅器。
【請求項９】
希土類元素が添加されたマルチコアファイバを含み、第３の波長帯における前記信号光である第３の信号光を増幅する第３の増幅手段と、
前記第３の増幅手段から出力される光を、前記第１の信号光、前記第２の信号光、及び前記励起光を含む光と、前記第３の信号光と、に分波する第３の光分波手段と、
を備え、
前記第３の増幅手段及び前記第３の光分波手段は、前記第１の光合波手段と前記第１の増幅手段との間に配置され、
前記第１の光合波手段は、前記励起光を、前記第１の信号光、前記第２の信号光及び前記第３の信号光と結合して出力する、
請求項１又は２に記載されたマルチコアファイバ増幅器。
【請求項１０】
信号光の増幅に使用される単一波長の励起光を、第１の光合波手段によって、第１の波長帯における前記信号光である第１の信号光及び第２の波長帯における前記信号光である第２の信号光と結合して出力し、
希土類元素が添加されたマルチコアファイバを含む第１の増幅手段に、前記第１の光合波手段からの出力光を入力し、少なくとも前記第１の信号光を増幅して出力し、
前記第１の増幅手段からの出力光を、第１の光分波手段によって、前記第１の信号光と、前記第２の信号光及び前記励起光と、に分波して出力し、
希土類元素が添加されたマルチコアファイバを含む第２の増幅手段に、前記第１の光分波手段から出力された前記第２の信号光及び前記励起光を入力し、入力された前記第２の信号光を増幅して出力し、
前記第１の光分波手段から出力された前記第１の信号光と、前記第２の増幅手段から出力された前記第２の信号光とを、第２の光合波手段によって合波する、
光増幅方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、マルチコアファイバ増幅器及び光増幅方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
マルチコアファイバ（multi core fiber, MCF）を用いた、空間光多重伝送方式の実用化が進められている。ＭＣＦは１本の光ファイバに複数のコアを備える。このため、シングルコアファイバ（single core fiber, SCF）に代えてＭＣＦを用いることによって、光伝送システムの伝送容量の拡大が可能となる。また、ＭＣＦを励起ファイバとして用いたＭＣＦ増幅器（マルチコアファイバ増幅器）も知られている。コアにエルビウム（Ｅｒ）が添加されたＭＣＦは、ＭＣ－ＥＤＦ（multicore erbium-doped fiber）とも呼ばれる。
【０００３】
ＭＣＦによって伝送される信号光には、通常、波長多重信号光が用いられる。波長多重信号光の帯域として、Ｓ帯（Ｓ－Ｂａｎｄ）、Ｃ帯（Ｃ－Ｂａｎｄ）及びＬ帯（Ｌ－Ｂａｎｄ）が知られている。Ｓ帯の帯域はおおむね１４６０－１５３０ｎｍであり、Ｃ帯の帯域はおおむね１５３０－１５６５ｎｍであり、Ｌ帯の帯域はおおむね１５６５－１６２５ｎｍである。波長多重信号光はＷＤＭ（wavelength division multiplexing）光とも呼ばれる。
【０００４】
本開示に関連して、特許文献１には、ＭＣ－ＥＤＦが並列に配置されたマルチコアＥＤＦＡ（ＭＣ－ＥＤＦＡ）が記載されている。ＥＤＦＡはEr-doped fiber amplifierの略である。図１０は、特許文献１に記載されたマルチコアファイバ増幅器９００の構成を示す図である。マルチコアファイバ増幅器９００は、マルチコアＥＤＦ９０１及び９０２を備え、信号源９１０から出力されたＣ帯の信号光とＬ帯の信号光とを波長帯ごとに増幅する。光分波器９１１は、ＭＣＦ伝送路から入力された信号光（Ｃ＋Ｌ）を、Ｃ帯の信号光（Ｃ）とＬ帯の信号光（Ｌ）とに分波する。Ｃ帯の信号光は、光合波器９２１によって励起光源９５０から出力された励起光（ｐ）と合波され、マルチコアＥＤＦ９０１において増幅される。光分波器９１２は、マルチコアＥＤＦ９０１から出力されたＣ帯の信号光と励起光（残留励起光）を分波する。分波された残留励起光は、光合波器９２３においてＬ帯の信号光と合波され、マルチコアＥＤＦ９０２に入力される。マルチコアＥＤＦ９０２は、残留励起光によってＬ帯の信号光を増幅する。残留励起光はマルチコアＥＤＦ９０２において吸収される。光合波器９２２は、増幅されたＣ帯の信号光とＬ帯の信号光とを合波して、ＭＣＦ伝送路９３２へ出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０２２／１８１２９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１０に示したマルチコアファイバ増幅器９００は、マルチコアＥＤＦ９０１から出力される残留励起光を用いてマルチコアＥＤＦ９０２を励起する。このため、マルチコアファイバ増幅器９００は、１台の励起光源を用いて、並列に配置された２台のＭＣ－ＥＤＦ９０１及び９０２を励起できる。
【０００７】
しかし、マルチコアファイバ増幅器９００は、残留励起光をマルチコアＥＤＦ９０２へ供給するためにマルチコアＥＤＦ９０１の出力側及びマルチコアＥＤＦ９０２の入力側に、残留励起光を分波及び合波する光分波器９１２及び光合波器９２３が必須となる。その結果、これらを通過する励起光及び信号光の損失が増加し、マルチコアファイバ増幅器９００の効率（増幅効率あるいは電力効率）が低下するという課題があった。
【０００８】
（発明の目的）
本開示は、単一波長の励起光源を用いて複数の波長帯の光を増幅するマルチコア光増幅器の効率を向上させるための技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示に係るマルチコアファイバ増幅器は、信号光の増幅に使用される単一波長の励起光を、第１の波長帯における前記信号光である第１の信号光及び第２の波長帯における前記信号光である第２の信号光と結合して出力する第１の光合波手段と、
希土類元素が添加されたマルチコアファイバを含み、前記第１の光合波手段からの出力光を入力し、少なくとも前記第１の信号光を増幅して出力する第１の増幅手段と、
前記第１の増幅手段からの出力光を、前記第１の信号光と、前記第２の信号光及び前記励起光と、に分波して出力する第１の光分波手段と、
希土類元素が添加されたマルチコアファイバを含み、前記第１の光分波手段から出力された前記第２の信号光及び前記励起光を入力し、入力された前記第２の信号光を増幅して出力する第２の増幅手段と、
前記第１の光分波手段から出力された前記第１の信号光と、前記第２の増幅手段から出力された前記第２の信号光と、を合波する第２の光合波手段と、
を備える。
【００１０】
本開示に係る光増幅方法は、信号光の増幅に使用される単一波長の励起光を、第１の光合波手段によって、第１の波長帯における前記信号光である第１の信号光及び第２の波長帯における前記信号光である第２の信号光と結合して出力し、
希土類元素が添加されたマルチコアファイバを含む第１の増幅手段に、前記第１の光合波手段からの出力光を入力し、少なくとも前記第１の信号光を増幅して出力し、
前記第１の増幅手段からの出力光を、第１の光分波手段によって、前記第１の信号光と、前記第２の信号光及び前記励起光と、に分波して出力し、
希土類元素が添加されたマルチコアファイバを含む第２の増幅手段に、前記第１の光分波手段から出力された前記第２の信号光及び前記励起光を入力し、入力された前記第２の信号光を増幅して出力し、
前記第１の光分波手段から出力された前記第１の信号光と、前記第２の増幅手段から出力された前記第２の信号光とを、第２の光合波手段によって合波する、
手順を含む。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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